JP2905676B2 - 光直交変換による画像圧縮復元装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像圧縮と画像復元を
光学的手段で実現する画像圧縮復元装置に関するもので
あり、より詳細には、テレビ電話、テレビ会議等に用い
られる光直交変換による画像圧縮復元装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】現在のマルチメディア社会においては、
膨大な情報量を持つ画像データを重要な１つのメディア
として伝送したり蓄積したりすることが求められてい
る。

【０００３】また、ディジタル化した静止画およびデー
タの処理を行う場合、画像データの分量が非常に多いた
め、該画像データをそのまま記録・伝送することは現在
の記録装置およびディジタル回線の容量から考えて、非
常に困難である。

【０００４】例えば、テレビの１画面分の情報の蓄積に
は、約１Ｍｂｙｔｅの容量が必要であり、１秒間のテレ
ビ画像には、約３０Ｍｂｙｔｅの情報量が含まれてい
る。

【０００５】このような状況から、画像データの蓄積ま
たは伝送を行うためには、情報量の圧縮を行なうことが
必要となってくる。

【０００６】従来、用いられている画像圧縮復元技術
は、現在のディジタル技術を用いたものであるが、使用
するコンピューターの処理速度に限界があるため、画面
を多数のブロックである小画面に分解し、該ブロック毎
に処理を行うことを基本としている。

【０００７】現在、国際標準化されている代表例では、
従来用いられている画像圧縮復元装置は図１４に一例を
示すように、縦４８０点、横６４０点の画素からなる原
画素１４１を、縦８点×横８点の正方形のブロック１４
２に分割し、各ブロック毎に独立に、２次元直交基底パ
ターンを用いて離散的コサイン変換（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ
Ｃｏｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ，略してＤＣＴ）
や、ウォルシュ−アダマール変換（Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄ
ａｍａｒｄ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ，略してＷＨＴ）を電
気的演算によって行なっている。

【０００８】ＤＣＴを行うことにより、１４３に示す画
像が得られ、量子化、ハフマン符号化される。このデー
タは、通信または蓄積される。

【０００９】図１４に示すように、展開係数は低周波成
分から高周波成分に分けられ、通常は低周波成分にパワ
ーが集中する。

【００１０】そのため、視覚特性を考慮したうえでパワ
ーの大きい低周波成分を残し、高周波成分を削除するこ
とにより、全体としてデータ量の低減を図ることが可能
となる。

【００１１】一方、画像復元部では、前記画像圧縮部よ
り伝送された画素データ１４４から、予め用意されてい
る２次元直交基底パターンの組を使って逆ＤＣＴを行
い、縦８点×横８点の正方形の画素からなる中間画像１
４５を得る。

【００１２】これを繰り返すことにより、全体としての
復元画像１４６が得られる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記方式における直交
変換には、多数の積和演算を必要とするため、動画像を
実時間で圧縮あるいは復元するためには高速処理が必要
となる。この高速処理を、ディジタルコンピュータを用
いた直交変換演算に基づいて行う必要があるため、経済
的にシステムを製造することは困難であった。

【００１４】前述のように、従来の画像圧縮復元装置に
おいては、離散的コサイン変換に基づく多数の積和演算
が必要であった。

【００１５】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、コンピュータによる直交変換演算に全面的に
依ることなく、高速並列光演算による画像圧縮復元装置
を提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記した目的は、入力さ
れた原画像を２次元の小ブロックに分けて、該小ブロッ
クの画像と２次元直交基底濃淡パターンとの光による２
次元積演算を行う積演算手段と、該積演算手段より出力
された信号から前記原画像の周波数成分を得るための光
による和演算手段と、前記積演算手段及び前記和演算手
段において実行出来ない負の演算について電気的に補正
を行うための電気的演算手段とで構成される画像圧縮部
と、前記画像圧縮部により記録された画像周波数濃淡デ
ータと直交基底濃淡パターンとの光による画像間の積演
算を行ない各展開係数に対応する要素画像を得る積演算
手段と、前記演算手段により得られた要素画像を光学的
に重ね合わせる和演算手段と、前記和演算手段にて実行
出来ない負の演算処理について電気的演算を用いて補正
を行うための電気的演算手段とで構成される画像復元部
とを具備することを特徴とする光直交変換を用いた画像
圧縮復元装置によって達成される。

【００１７】また、前記２次元直交基底濃淡パターンを
通過した信号に対して透過率が１または０となるように
電気的に補正を行う透過率補正手段を備えることが更に
望ましい。

【００１８】

【作用】画像圧縮部において、入力された原画像は、積
演算手段において２次元の小ブロックに分けられ、２次
元直交基底濃淡パターンとの光による２次元積演算が行
われる。積演算された画像データから、和演算手段によ
り、前記原画像の周波数成分が得られる。ここで、前記
積演算手段及び前記和演算手段において実行出来ない負
の演算については、電気的演算手段により電気的に補正
が行われる。

【００１９】画像復元部では、まず、積演算手段により
前記画像圧縮部により記録された画像周波数濃淡データ
と直交基底濃淡パターンとの光による画像間の積演算が
行なわれ、各展開係数に対応する要素画像が得られる。
前記要素画像は、和演算手段により光学的に重ね合わさ
れる。ここで、前記和演算手段にて実行出来ない負の演
算処理については、電気的演算手段により電気的演算を
用いて補正が行われる。

【００２０】また、透過率補正手段は、前記２次元直交
基底濃淡パターンを通過した信号に対して透過率が１ま
たは０となるように電気的に補正する。

【００２１】

【実施例】先ず、本発明によるＤＣＴの場合についての
光直交変換による画像圧縮復元装置の第１の実施例を以
下、詳述していく。

【００２２】本実施例では、画像圧縮の場合、直交変換
用マスクに図１０に示すような２次元濃淡パターンが記
録されており、２次元レンズアレイによって複製された
原画像が、直交変換用マスクのパターン上に投影され、
画像間の積演算を同時に行なう。しかし、光による負の
演算は出来ないので、電気的演算処理により補正を行
う。

【００２３】また、画像復元の場合、画像圧縮の場合と
同様に、マスクとレンズアレイによって画像周波数濃淡
データとマスクの画像間の積和演算を同時に行ない、最
後に負の演算オフセット分の補正を行う。

【００２４】２次元ＤＣＴ（ブロックサイズ８×８）の
順変換は数１で、逆変換は数２でそれぞれ表される。

【００２５】

【数１】

【００２６】

【数２】

【００２７】しかし、光でＤＣＴを行う場合、光では負
の演算を行うことができないのでＤＣＴ基底関数をその
まま使う訳にはいかない。

【００２８】そこで、本実施例では、次の数３に示す濃
淡パターンを導入する。

【００２９】

【数３】

【００３０】数３で表されるパターンを用いて順変換と
逆変換を行うと、余計な係数と項が発生してしまう。

【００３１】すなわち、圧縮部では、数４の第１項の係
数と第２項が、一方、復元部ではさらにＦ_XY（ｕ，ｖ）
自体が負の数になりうるため、その数５で表されるオフ
セット加算演算による効果も含めると、数６の第１項の
係数と第２項、第３項が出てきてしまうことがわかる。

【００３２】

【数４】

【００３３】

【数５】

【００３４】

【数６】

【００３５】従って、マスクパターン透過による並列積
演算に引き続き、以下の数７、数８に示す処理をしなけ
ればならない。

【００３６】

【数７】

【００３７】

【数８】

【００３８】本実施例では、この項を光演算と電気的演
算を用いて取り除いている。

【００３９】以下、本実施例について図面を参照して説
明していく。

【００４０】図１は、本発明による画像圧縮・復元装置
の第１の実施例を説明するための全体構成図を示し、図
１ａには画像圧縮を行うための画像圧縮部を、また図ｂ
には、圧縮された画像の復元を行うための画像復元部を
それぞれ示す。

【００４１】画像圧縮部は、入力された原画像の表示を
行う液晶パネル１と、前記液晶パネル１より供給される
原信号を次段に照準させるためのコリメーター２と、前
記コリメーター２から供給される画像データの集束を行
うレンズアレイ３と、第１のマスク４と、第２のマスク
５と、入力された光の強度を電気信号に変換するＣＣＤ
アレイ６と、電気的演算部７とで構成される。なお、よ
り詳細な図面を、コリメーター２及びレンズアレイ３に
ついては図２に、第１のマスク４は図３に、ＣＣＤアレ
イ６は図５にそれぞれ示す。

【００４２】本実施例では、画像圧縮の場合、直交変換
用マスクに図１０に示すような２次元濃淡パターンが記
録されており、２次元レンズアレイによって複製された
原画像が直交変換用マスクのパターン上に投影され、画
像間の積演算を並列的に行なう。

【００４３】ここで、光による演算では負の演算は出来
ないため、そのための補正を行う。

【００４４】画像復元の場合、同様にマスクとレンズア
レイによって画像周波数濃淡データとマスクの画像間の
積和演算を並列的に行ない、最後にオフセット分の補正
を行う。

【００４５】以下、各部について詳細に説明していく。

【００４６】液晶パネル１は図１に示す様に、横６４０
ドット、縦４８０ドットであり、これに６４０×４８０
の原画像ｆが表示される。

【００４７】本実施例では、ブロックサイズ８×８での
処理を示すので、この原画像ｆを横８０分割、縦６０分
割にしたブロックサイズ８×８の部分画像ｆ_xy（ｍ，
ｎ）（０≦ｘ≦７９、０≦ｙ≦５９、０≦ｍ≦７、０≦
ｎ≦７）４，８００個を考える。

【００４８】それぞれの部分画像ｆ_xy（ｍ，ｎ）は、図
２に示すコリメーター２及びレンズアレイ３を透過する
ことにより、図３ａに示すマスク４上に投射される。図
３ａに示すｕ＝３，ｖ＝２であるブロックαを拡大した
図を図３ｂに示す。図３ｂにおいて、Ａに示すＸ＝７
８，Ｙ＝５９の部分、Ｂに示すＸ＝１，Ｙ＝５７の部
分、Ｃに示すＸ＝０，Ｙ＝０の部分に投射される光の強
度はそれぞれ数３１、数３２、数３３でそれぞれ表され
る。

【００４９】

【数３１】

【００５０】

【数３２】

【００５１】

【数３３】

【００５２】この際、部分画像ｆ_xy（ｍ，ｎ）は、原画
像に比べて明るさは６４分の１になるとともに、上下左
右が逆転している。

【００５３】ここで、第１のマスク４は、縦横それぞれ
８つの領域に分割されており、横方向をｕ、縦方向をｖ
とし、それに対応した数３４で表される変換用パターン
Ｄ_uv（ｍ，ｎ）をそれぞれの領域内に横８０個×縦６０
個の合計４，８００個づつ、リソグラフィー技術もしく
は、ＩＣフォトマスク作成に用いるエレクトロンビーム
による描画等を用いて書かれているものである。

【００５４】

【数３４】

【００５５】第１のマスク４を通過した光は、図４ａに
示す第２のマスク５上に、投射される。図４ａのｕ＝
３，ｖ＝２であるブロックβを拡大した図を、図４ｂに
示す。

【００５６】図４ｂにおいて、Ｄに示すＸ＝７８，Ｙ＝
５９の部分、Ｅに示すＸ＝７４，Ｙ＝５６の部分、Ｆに
示すＸ＝０，Ｙ＝０の部分に投射される光の強度はそれ
ぞれ数４１、数４２、数４３表される。

【００５７】

【数４１】

【００５８】

【数４２】

【００５９】

【数４３】

【００６０】図４ａに示す第２のマスク５は、図３ａに
示す第１のマスク４と同様に８×８の領域に分割されて
おり、ｕ，ｖに対応するｃ（ｕ，ｖ）が、それぞれの領
域に光の透過率として書かれているものである。

【００６１】第２のマスク５を通過した光は、ＣＣＤア
レイ６でその強度を電気信号に変換される。

【００６２】図５ａに示すＣＣＤアレイ６は、横６４０
×縦４８０のピクセルから成っており、各ピクセルはブ
ロックサイズ８×８の変換用パターンと、それに対応す
る係数ｃ（ｕ，ｖ）を通過したブロックサイズ８×８の
１／６４ｆ_xy（ｍ，ｎ）のｍとｎに対する和演算の結果
である Ｆ′_xy（ｕ，ｖ） を読み取っている。図５ａに示すｕ＝３，ｖ＝２である
ブロックγの拡大図を図５ｂに示す。図５ｂにおいて、
Ｇに示すＸ＝７８，Ｙ＝５９の部分、Ｈに示すＸ＝３，
Ｙ＝５７の部分、Ｉに示すＸ＝０，Ｙ＝０の部分に投射
される光の強度はそれぞれ数５１、数５２、数５３表さ
れる。

【００６３】

【数５１】

【００６４】

【数５２】

【００６５】

【数５３】

【００６６】電気的演算部７においては、本システムで
は Σ_m Σ_n ｆ_xy（ｍ，ｎ）＝１２８Ｆ′_XY（０，０） となっていることより、数６と同等である

【００６７】

【数１０】

【００６８】に示される定数倍と負の演算処理が行わ
れ、各ブロックＸＹに対応する８×８ブロックサイズの
部分画像ｆ_xy（ｍ，ｎ）の周波数成分Ｆ_XY（ｕ，ｖ）を
それぞれ得ることが出来る。

【００６９】そのため、各ブロック毎に必要のない高周
波数成分を削除し、圧縮をかけることが可能となる。

【００７０】一方、画像復元部は、前記画像圧縮部より
供給される画像周波数濃淡データに対して電気的な演算
を行う電気的演算部８と、前記電気的演算部８より供給
されるデータの表示を行う液晶パネル９と、前記液晶パ
ネル９より供給されるデータとで光演算を行うための第
３のマスク１０と、前記第３のマスク１０から供給され
るデータを二分し次段へ供給を行うハーフミラー１１
と、前記ハーフミラー１１から供給されるデータとで光
演算を行うための第４のマスク１２と、前記第４のマス
ク１２で演算されたデータの集束を行うためのレンズア
レイ１３と、前記レンズアレイ１３からの光データを次
段へ照準させるためのコリメーター１４と、前記コリメ
ーター１４から入力される光データを電気信号へ変換す
るＣＣＤアレイ１５と、前記第３のマスク１０からの光
信号を次段へ反射させるためのミラー１６と、前記ミラ
ーからのデータを次段へ照準させるためのコリメーター
１７と、前記コリメーター１７からのデータを次段へ集
束させるレンズアレイ１８と、前記レンズアレイ１８よ
り入力された光信号の強度を電気信号に変換するＣＣＤ
アレイ１９と、前記ＣＣＤアレイ１５及びＣＣＤアレイ
１９から供給される電気信号に対して電気的演算より補
正を行う電気演算部２０とで構成される。

【００７１】なお、より詳細な図面を、第４のマスク１
２については図７に示し、ＣＣＤアレイ１５にいては図
８に示す。

【００７２】画像復元部で用いられる液晶パネル９、第
３のマスク１０、 第４のマスク１２、レンズアレイ１
３、コリメーター１４、ＣＣＤアレイ１５、レンズアレ
イ１８は、それぞれ前記した画像圧縮部で用いられてい
る液晶パネル１と、第１のマスク４と、第２のマスク５
と、レンズアレイ３と、コリメーター２と、ＣＣＤアレ
イ６と同じものがそれぞれ用いられる。

【００７３】電気的演算部８は、負の演算処理が出来な
い光演算処理で処理が行われる様に、前記圧縮部から伝
送された負の値を含んでいる画像周波数データＦ
_XY（ｕ，ｖ）から負の値を含まないデータ｛１／８Ｆ_XY
（ｕ，ｖ）＋１／４ｃ（ｕ，ｖ）Ｆ_XY（０，０）｝に変
換されるものである。この変換されたデータは前記した
画像圧縮部におけるＣＣＤアレイ６が受ける光強度Ｆ’
_XY（ｕ，ｖ）と等しい。

【００７４】液晶パネル９には、電気的演算部８から信
号｛１／８Ｆ_XY（ｕ，ｖ）＋１／４ｃ（ｕ，ｖ）Ｆ
_XY（０，０）｝が送られ、その信号が濃淡（光強度）と
して画面上に表示される。画面上に表示された光は、図
６ａに示す第３のマスク１０に投射される。図６ａのｕ
＝３，ｖ＝２であるブロックδを拡大した図を図６ｂに
示すが、図６においてＪに示すＸ＝７８，Ｙ＝５９の部
分、Ｋに示すＸ＝３，Ｙ＝５８の部分、Ｌに示すＸ＝
０，Ｙ＝０の部分に投射される光の強度は、それぞれ数
６１、数６２、数６３で表される。

【００７５】

【数６１】

【００７６】

【数６２】

【００７７】

【数６３】

【００７８】第３のマスク１０を透過した光は、ハーフ
ミラー１１に送られる。

【００７９】ハーフミラー１１に入射した光は、第４の
マスク１２へ進むものと、ミラー１６へ進むものへと２
分される。

【００８０】マスクａ１２を図７ａに示し、その一部ｕ
＝３，ｖ＝２であるブロックεを拡大した図を、図７ｂ
に示す。

【００８１】図７ｂにおいて、Ｍに示すＸ＝７８，Ｙ＝
５９の部分、Ｎに示すＸ＝４，Ｙ＝５８の部分、Ｏに示
すＸ＝０，Ｙ＝０の部分に投射される光の強度はそれぞ
れ数７１、数７２、数７３で表される。

【００８２】

【数７１】

【００８３】

【数７２】

【００８４】

【数７３】

【００８５】さらに第４のマスク１２を透過した光は、
レンズアレイ１３、コリメーター１４を通って図８ａに
示されるＣＣＤアレイ１５上に投射され、各部分画像ブ
ロック（８×８）の中の１画素内で、周波数ｕ，ｖにつ
いての和演算がなされｆ′_XY（ｍ，ｎ）が得られる。

【００８６】例えば、図８のＰに示すＸ＝１１，Ｙ＝６
の部分は、数８１で表される

【００８７】

【数８１】

【００８８】一方、ミラー１６へ進んだ光は、コリメー
ター１７、レンズアレイ１８を通ってＣＣＤアレイ１９
上に投射される。

【００８９】ＣＣＤアレイ１９は、横８０ピクセル×縦
６０ピクセルで構成され、各Ｘ、Ｙで１／２Σ_u Σ_v ｃ
（ｕ，ｖ）｛１／８Ｆ_XY（ｕ，ｖ）＋１／４ｃ（ｕ，
ｖ）Ｆ_XY（０，０）｝の積和演算が行われる。この値は
数７の第３項の定数倍になっている。

【００９０】また、数７の第２項のΣ_uΣ_v ｃ²（ｕ，
ｖ）〔Ｄ_u,v（ｍ，ｎ）−１〕の部分は、本装置固有の
数値であるので電気的演算部２０に予めそれを記憶させ
ておけばよい。

【００９１】よって、電気的演算部２０では、数９に示
される定数倍と負の演算が行われ、各ブロックＸＹに対
応する８×８ブロックサイズの部分画像ｆ_xy（ｍ，ｎ）
がそれぞれ得られ、原画像全体の復元が可能となる。

【００９２】なお、画像復元部のハーフミラー１１を除
けば、第３のマスク１０からコリメータ１４までの光学
系は画像圧縮部で用いられているコリメータ２からマス
ク５までの光学系と同じ構成が可能となる。

【００９３】即ち、光学系については、画像圧縮化、画
像復元化の双方向での使用を可能としている。

【００９４】第１の実施例では、ＤＣＴについての光直
交変換を用いた画像圧縮復元装置の実施例を示したが、
ウォルシュ−アダマール変換についての光直交変換を用
いた画像圧縮復元装置を第２の実施例として、以下に示
す。

【００９５】ウォルッシュ−アダマール変換の直交パタ
ーンをＷＨＴ_uv（ｍ，ｎ）とすると、順変換は数１１
で、逆変換は数１２でそれぞれ書ける。

【００９６】

【数１１】

【００９７】

【数１２】

【００９８】数１１、数１２を見ればわかるように、こ
れにはＤＣＴの係数ｃ（ｕ，ｖ）に対応するものがな
い。

【００９９】従って、第２の実施例での画像圧縮復元装
置の構成は、第１の実施例で用いられた図１に示すＤＣ
Ｔの装置において、ｃ（ｕ，ｖ）＝１とすること、つま
り第２のマスク５と第３のマスク１０が無い構成とな
る。

【０１００】ＷＨＴ_uv（ｍ，ｎ）の取り得る値＋１と−
１のどちらかとなっている。

【０１０１】従って、本システムでは

【０１０２】

【数１３】

【０１０３】という図９に示される濃淡のパターンを導
入する必要がある。本装置における理論式は第１の実施
例にならい、以下のように表される。

【０１０４】

【数１４】

【０１０５】

【数１５】

【０１０６】

【数１６】

【０１０７】数１４については、ＣＣＤアレイ６で受け
た信号をもとに、電気的演算部７でその定数倍処理と減
算処理が行われる。

【０１０８】数１５は、周波数成分を液晶パネル９に表
示をさせるためのオフセット加算処理で電気的演算部８
で行われる。

【０１０９】数１６については、第１の実施例と同様
に、第３項がＣＣＤアレイ１９の受ける信号から得ら
れ、第２項のΣ_uΣ_vＷ_u,v（ｍ，ｎ）の部分はシステム
固有の値であり、電気的演算部２０に予めそれを記憶さ
せておけばよい。

【０１１０】その定数倍処理と減算処理は電気的演算部
２０において行われる。

【０１１１】このようにして、ウォルシュ−アダマール
変換による画像圧縮復元も本装置において可能となる。

【０１１２】また、コリメータから第１のマスクまでの
光学系は、第１の実施例と同様、双方向の画像圧縮化及
び復元化を可能としている。

【０１１３】また、ウォルシュ−アダマール直交パター
ンは二値で表されるため、第１のマスク４，１２の製造
がＤＣＴパターンに比べて容易である。

【０１１４】また、上記した本装置の構成は、他の直交
変換においても有用であることは言うまでもない。上記
した第１、第２の実施例において用いられる２次元直交
基底濃淡パターンであるマスクは、実際にはリソグラフ
ィープリント技術もしくは、ＩＣフォトマスク作成に用
いるエレクトロンビームによる描画等によって製造され
る。

【０１１５】上記の方法により作られたＷＨＴ用のマス
クや面積階調で表現されたＤＣＴ用のマスクの透過率
は、目的のものと完全に一致しているとは限らない。現
実的には、例えば透過率０であるべきものが０．００６
であったり、１であるべきものが０．８６であったりす
る。

【０１１６】このようなマスクでは、そのパターンの直
交性は失われてしまっているので、順変換によって得ら
れる周波数成分や逆変換によって得られる復元画像は目
的のものと違ったものになってしまう。

【０１１７】ここで、以下に示す様なマスク透過率の補
正部を電気的演算部７、２０に持たせることにより、上
記した不具合を大きく改善することが可能となる。

【０１１８】図１１は、マスク透過率の補正を含めた画
像圧縮復元装置の概略全体構成図を示す。

【０１１９】マスク透過率の補正部は、原画像の圧縮を
行うための画像圧縮部Ｘと圧縮された画像の復元を行う
画像復元部Ｙとの両者に用いられる。

【０１２０】画像圧縮部Ｘは、光学的演算部である積演
算手段１１１と、光学的演算部であると共に電気的演算
部でもある和演算手段１１２と、電気的演算部である透
過率補正部１１３と、オフセット除去部１１４とからな
る。

【０１２１】一方、画像復元部Ｙは、電気的演算部であ
るオフセット加算部１１５と、光学的演算部である積演
算手段１１６及び和演算手段１１７と、電気的演算部で
ある透過率補正部１１８及びオフセット除去部１１９と
からなる。

【０１２２】図１２は、原画像または、オフセットを加
えた周波数成分と基底パターンとの光による積和演算を
示した図である。

【０１２３】順変換の場合、原画像Ｆは、０または１の
透過率で表現された基底パターンであるバイナリーのマ
スク１２１と光による積和演算が並列的に処理された
後、集光レンズ１２２によって受光素子１２３上に集光
される。受光素子１２３で集められた画像データＦ’
は、透過率補正部１２４に供給される。

【０１２４】また、逆変換の場合、オフセットを加えて
正の数で表現された周波数成分Ｆが、オフセットを加え
て０または１の透過率で表現された基底パターンである
バイナリーのマスク１２１と光による積和演算が並列的
に処理された後、集光レンズ１２２によって受光素子１
２３上に集光される。受光素子１２３で集められた画像
データＦ’は、透過率補正部１２４に供給される。

【０１２５】図１３は、マスクパターンを１次元的に示
した図である。

【０１２６】現実的なバイナリーのマスクは図１３に示
す様に、理想的なマスクパターン値である０または１の
透過率になっておらず、現実の透過率であるｂｌａｃｋ
（理想的には０に対応）及びｔｒａｎｓ（理想的には１
に対応）は、それぞれ０＜ｂｌａｃｋ＜ｔｒａｎｓ＜１
となる。

【０１２７】そこに原画像またはオフセットを加えて正
の数で表現された周波数成分Ｆである光が、このマスク
を透過することになる。

【０１２８】ここで、本来通過する光の総量をＬ_A，本
来通過しない光の総量をＬ_Bとすると、理想的には、透
過率０の部分のＦは全て遮蔽され、透過率１の部分のＦ
は全て透過し、その総量はＬ_Aとなるべきである。

【０１２９】しかし、実際には、透過率が０または１で
なく、ｂｌａｃｋとｔｒａｎｓである現実的なマスクの
場合には、これを透過する光の総量Ｆ′は、図１１の記
号を用いて以下のように記述され、また変形することが
できる。

【０１３０】

【数２１】

【０１３１】ここで、求めたい値はＬ_Aである。この値
は、数２１より以下に示す数２２のように導出される。

【０１３２】

【数２２】

【０１３３】数２２を見ればわかるように、Ｌ_Aは、既
知の値、または、実験値から容易な計算によって求める
ことが出来る。

【０１３４】例えば、（ｔｒａｎｓ−ｂｌａｃｋ）は作
ったマスクの２つの透過率の差であり、Ｆ′はこのマス
クを透過したＦの総量である。ΣＦはＦの総量である
が、これは直交変換の直流成分そのものである。

【０１３５】この様にして、透過率が０および１からズ
レている不完全なマスクを用いた場合でも、２次元行列
の積和演算をすることなく、理想的なマスクを用いた場
合と同等な値を得ることが出来る。

【０１３６】また、上記した実施例で示された方法は、
基底パターンの正負をそれぞれの２つのマスクに分ける
方法においても、同様に行えることは明らかである。

【０１３７】上記したようにマスク透過率の補正を行う
ことで、基底パターンが０か１のバイナリーで表される
ことの出来るマスクの透過率が本来の目的通りの値でな
くとも、行列同士の積和を電気的演算に頼ることなく順
変換・逆変換が正しく行なわれる画像圧縮復元装置を提
供することができる。

【０１３８】

【発明の効果】上記した様に、本発明による光直交変換
による画像圧縮復元装置は、光の高速性と並列性を生か
した高速並列演算に基づくものであるため、電子回路で
の処理を大幅に軽減することが出来る。また、従来より
知られているレンズアレイ技術とリソグラフィープリン
ト技術またはエレクトロンビームによる描画技術等を用
いることにより装置を製造することが可能であるため、
低コストにて画像圧縮復元装置を実現することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１ａ】本発明による画像圧縮復元装置の第１の実施
例の圧縮部を示す。

【図１ｂ】本発明による画像圧縮復元装置の第１の実施
例の復元部を示す。

【図２】本実施例で用いられるコリメーター２とレンズ
アレイ３の働きを示した図である。

【図３ａ】本実施例に用いる圧縮部のマスクａ４を示し
た図である。

【図３ｂ】図３ａに示す１ブロックの拡大図を示す。

【図４ａ】本実施例による圧縮部のマスクｂ５を示した
図である。

【図４ｂ】図４ａに示す１ブロックの拡大図を示す。

【図５ａ】本実施例に用いる圧縮部のＣＣＤアレイ６を
示す図を示す。

【図５ｂ】図５ａに示す１ブロックの拡大図を示す。

【図６ａ】本実施例による復元部のマスクｂ１４を示
す。

【図６ｂ】図６ａに示す１ブロックの拡大図を示す。

【図７ａ】本実施例による復元部のマスクａ１２を示し
た図である。

【図７ｂ】図７ａに示す１ブロックの拡大図を示す。

【図８】本実施例による復元部のＣＣＤアレイ１５を示
した図である。

【図９】第２の実施例で用いるＷＨＴ変換パターンを示
す図である。

【図１０】第１の実施例で用いるＤＣＴ変換パターンを
示す図である。

【図１１】第３の実施例の全体構成図を示す。

【図１２】第３の実施例における原画像またはオフセッ
トを加えた周波数成分と基底パターンとの光による積和
演算を示した図を示す。

【図１３】第３の実施例を１次的に示した図を示す。

【図１４】従来例の説明に用いる説明図である。

【符号の説明】

１，９ 液晶パネル ２，１４，１７ コリメーター ３，１３，１８ レンズアレイ ４，１２ 第１のマスク ５，１０ 第２のマスク ６，１５，１９ ＣＣＤアレイ ７，８，２０ 電気的演算部 １１ ハーフミラー

フロントページの続き (72)発明者 山中 篤 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−120917（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 1/41 - 1/419 G06E 3/00 G02F 3/00 - 3/00 502

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光直交変換を用いた画像圧縮復元装置で
   あって、 入力された原画像を２次元の小ブロックに分けて、該小
   ブロックの画像と２次元直交基底濃淡パターンとの光に
   よる２次元積演算を行う積演算手段と、 該積演算手段より出力された信号から前記原画像の周波
   数成分を得るための光による和演算手段と、 前記積演算手段及び前記和演算手段において実行出来な
   い負の演算について電気的に補正を行うための電気的演
   算手段とを具備することを特徴とする画像圧縮部と、 前記画像圧縮部により記録された画像周波数濃淡データ
   と直交基底濃淡パターンとの光による画像間の積演算を
   行ない各展開係数に対応する要素画像を得る積演算手段
   と、 前記演算手段により得られた要素画像を光学的に重ね合
   わせる和演算手段と、 前記和演算手段にて実行出来ない負の演算処理について
   電気的演算を用いて補正を行うための電気的演算手段と
   を具備することを特徴とする画像復元部とで構成される
   光直交変換を用いた画像圧縮復元装置。
2. 【請求項２】 前記２次元直交基底濃淡パターンの透過
   率が１または０ではない場合、前記２次元直交基底濃淡
   パターンを通過した信号に対して透過率が１または０と
   なるように電気的に補正する透過率補正手段を備えた請
   求項１に記載の画像圧縮復元装置。